基于普尔钦斑点的人眼视线方向检测

分析了在人眼视线方向检测中普尔钦斑的成像机理,探讨了普尔钦斑的位置与眼球转动角度间的变化关系,发现普尔钦斑的位置随着眼球的转动而基本呈线性变化的规律。提出了仅利用普尔钦斑的偏移量来检测视线方向的新方法。该方法只需在拍摄得到的眼睛图像中寻找灰度特征明显的普尔钦斑即可准确判断出使用者的视线方向。实验证明,该方法简单有效,所需要的运算量小,可提高视线方向的检测速度和精度,能进一步简化检测装置。

使用立体视觉信息的视线追踪系统设计

为提高视线方向计算精度,研制了一种基于立体视觉的视线追踪系统.首先设计了一种可产生相邻2帧"亮暗瞳"图像的双摄像机红外光源,使用图像做差和椭圆拟合的方式计算瞳孔中心,结合在"暗瞳"图像中得到普洱钦斑中心,确定局部视线的盯视方向.然后根据人类视线移动特点,提出使用神经网络结合卡尔曼滤波的方法进行瞳孔跟踪,用支持向量回归对人眼立体参数、局部视线盯视方向和盯视点之间的关系进行训练,得到视线映射模型.实验结果表明,该系统能基本消除用户大范围头动的干扰.

一种基于眼球结构的视线映射几何模型设计

为解决视线追踪系统中视线方向计算精度受用户头动的影响,在立体视觉的基础上设计了一种基于眼球结构的视线映射几何模型。在眼球模型结构基础上,利用普尔钦斑与光源位置计算得到了角膜曲率中心,通过它与瞳孔中心的连线求得眼球光轴,并利用光轴和视轴之间的夹角计算得到了真实的视线方向—视轴。研制了一种双摄像机环形红外光源,通过交替照射用户脸部,可在任意一个摄像机得到"亮瞳"和"暗瞳"的相邻两帧图像。将这两帧图像做差得到瞳孔位置,采用椭圆拟合方式求得瞳孔中心,加之在"暗瞳"图像上得到的普尔钦斑中心,为模型的计算提供了参数,实验结果证明该模型能解决头动对视线计算精度的影响。

基于双光源的实时视线追踪系统

介绍了一个非穿戴式的低成本视线追踪系统。采用双近红外光源照射,单CCD相机获取信息的系统结构。并采用独特的双眼参数综合利用的方法来获取视线方向参数,使视线方向追踪效果更加稳定,并且同时扩大了有效追踪范围。此外,在视线方向参数获取、分析的过程中采用了一套快速算法使系统能满足实时性的要求。应用实例表明,该系统在人-机交互领域的应用已有了初步成效。

一种高精度头部受限式眼动仪

探讨了一种基于视频图像的高精度头部受限式眼动仪。在测量凝视点的过程中,被测对象将下颌放在支架上并保持头部不动,同时用摄像机拍摄其某一只眼睛的图像。根据瞳孔和普尔钦亮斑在眼部图像中的相对位置,确定被测对象在计算机显示器上的凝视点坐标。文中不仅给出了凝视点测量数学模型,还给出了瞳孔和普尔钦亮斑的识别方法。为了识别瞳孔和普尔钦亮斑,首先将眼部图像转换为二值图像,然后采用F.Chang等人提出的方法标记二值图像中的每个团块。在此基础上,根据各团块的面积和形状分别识别眼部图像中的瞳孔和普尔钦亮斑。文中也给出了部分实验结果,实验结果表明:实验装置的最大平均测量误差为0.62°。

一种非接触式实时视线追踪系统的设计

为方便残疾人和老年人使用计算机进行信息交互,设计了一种非接触式低成本视线追踪系统.系统设计了一种双环形红外光源,通过交替照射用户脸部,用单CCD摄像机得到"亮瞳"和"暗瞳"的相邻两帧图像.将这两帧图像做差得到瞳孔的位置,使用椭圆拟合方式求得瞳孔中心,加之在"暗瞳"图像上得到的普洱钦斑中心,从而确定了局部视线的盯视方向.基于人类视线移动的特点,提出了使用神经网络和卡尔曼滤波相结合的方法进行瞳孔跟踪,最后给出了视线映射模型和校准方式.